CN104819912B - 一种沥青发泡参数的确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型沥青发泡效果的评价方法，包括以下步骤：（1）在沥青发泡前，对沥青进行粘度试验，获得沥青粘温曲线，选取温度区间，记录粘度值；（2）采用控制变量的方法，改变影响沥青发泡效果的指标，制备出不同的泡沫沥青；（3）测试以同一指标的不同取值制备的泡沫沥青在所选取的温度区间内每隔10℃的粘度，并记录粘度值；（4）计算以同一指标的不同取值制备的泡沫沥青在所选取的温度区间内每隔10℃的粘度变化率；（5）根据绘制出的各影响指标下制备出的不同泡沫沥青粘度变化率柱状图，比较粘度变化率的大小，获得沥青最佳的发泡参数。本发明能够更好的评价沥青的发泡效果，有助于提高、控制泡沫沥青在生产设备中的质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种评价泡沫温拌沥青发泡效果的方法，尤其涉及一种新型沥青发泡效果的评价方法，属于道路工程技术领域。
背景技术
在我国，95%以上高等级交通公路都采用沥青路面，每年用于新建、养护以及升级改造的沥青混合料在10亿吨以上；这些沥青混合料多采用传统的热拌方式拌制，施工过程中必须将集料加热到近200℃，沥青加热到160℃以上，这不仅消耗大量的能源，而且会产生大量的有害气体和烟尘。
近年来兴起的泡沫温拌沥青技术，与传统的热拌160℃工艺相比，在保证沥青混合料路用性能的前提下，通过改变沥青形态、降低生产温度，低于沥青各成分的最低沸点140℃，从而达到既保证路面质量又可减少能耗及污染气体排放的有益效果。
泡沫沥青是由常温下的水与热沥青在特定的发泡装置中经过一系列复杂的热力学变化后形成的产物，沥青发泡后沥青的粘度显著降低，能在比传统热拌施工温度低15℃-30℃的条件下压实成型；这项技术在欧美发达国家已经得到广泛的应用，而在国内相关研究还在起步阶段；沥青发泡的关键技术，即如何评价沥青发泡的效果，并以此寻求最佳的沥青发泡条件；目前国内外主流的沥青发泡评价指标主要有 2 种，国内主要采用膨胀率和半衰期的评价指标体系，《公路沥青路面再生技术规范》（ JTJ F41 — 2008 ）中即采用该指标体系，并要求膨胀率不小于10倍同时半衰期不低于10s；而在国外，一些学者提出了综合考虑两者的发泡指数的评价体系。
然而，在实际的应用过程中仍然存在一系列的问题，例如现有的沥青发泡试验误差太大，受人为主观因素影响较大；国内主流的沥青发泡评价指标存在理论上的缺陷，导致某些更优的发泡条件被排除；最终的施工质量控制标准没有可操作性等等；膨胀率和半衰期只能从物理状态的变化来反应泡沫沥青的发泡效果，而沥青发泡的目的主要是通过发泡降低沥青的粘度，使其在较低的温度下仍可满足施工和易性的要求，因此与粘度相关的指标可以更好地从胶结料本身属性的变化来评价发泡效果；目前国内还没有对泡沫温拌沥青发泡后粘度进行评价的指标，相关的研究还处于起步阶段。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供一种新型沥青发泡效果的评价方法，通过计算沥青发泡前后粘度的变化率，创新性的运用泡沫温拌沥青发泡前后粘度变化率作为沥青粘度变化的指标，分析不同发泡因素对沥青粘度的影响，并以此作为评价不同制备条件下的泡沫沥青的发泡效果，从而综合评价沥青的最佳发泡效果。这一新型沥青发泡效果的评价方法旨在更好的服务于生产，掌握好这段变化规律，有助于更好地控制泡沫温拌沥青生产制备中产品的质量。
本发明所采用的技术方案为：
一种新型沥青发泡效果的评价方法，包括以下步骤：
（1）在沥青发泡前，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对沥青进行不同温度下的粘度试验，获得试验沥青的粘温曲线，在粘温曲线上选取温度区间，并每隔10℃记录一个粘度值；
（2）采用控制变量的方法，改变影响沥青发泡效果的指标，制备出不同的泡沫沥青；
（3）测试以同一指标的不同取值制备的泡沫沥青在所选取的温度区间内每隔10℃的粘度，并记录粘度值；
（4）计算以同一指标的不同取值制备的泡沫沥青在所选取的温度区间内每隔10℃的粘度变化率，
其中，—特定温度T下的粘度变化率；
—发泡后沥青在特定温度T下的粘度；
—发泡前沥青在特定温度T下的粘度。
粘度变化率为正值时表示沥青发泡后粘度增加，粘度变化率为负值时表示沥青发泡后粘度降低；粘度变化率的数值越大，说明粘度的变化越大，相应的影响越显著；
（5）以同一指标的不同取值为横坐标，以粘度变化率为纵坐标，绘制各影响指标下制备出的不同泡沫沥青粘度变化率柱状图，根据不同泡沫沥青粘度变化率柱状图比较粘度变化率的大小，评价沥青的最佳发泡效果，获得沥青最佳的发泡参数。
进一步，所述的温度区间为100℃-140℃；能更好的模拟泡沫温拌沥青施工现场的摊铺温度。
进一步，步骤（2）所述的影响沥青发泡效果的指标包括沥青加热温度、发泡用水量及发泡剂用量；所述沥青加热温度为140℃-190℃；避免沥青在低于130℃时易堵塞难以发泡，温度过高又易造成沥青老化的问题；所述发泡用水量为沥青质量的1%-4%；所述发泡剂用量为发泡用水量的0-3%。
进一步，所述沥青为SBS改性沥青、70#道路石油沥青、湖沥青改性沥青中的一种。
本发明的有益效果在于：
（1）本发明通过粘度试验方法，测得沥青发泡前后的粘度，计算粘度变化率，并用这一指标对沥青发泡效果进行评价，更能从胶结料本身属性的变化来反应泡沫沥青的发泡效果；
（2）本发明可以通过粘度变化率比选出最佳的沥青加热温度、发泡水用量及发泡剂的合适掺量，不仅可以提高沥青的发泡质量，同时还可以节省不必要的生产成本和能源浪费；
（3）本发明的评价指标粘度变化率的获取只需在原有发泡试验中，在沥青发泡前后进行粘度试验即可，粘度试验已有成熟的技术规范，因此本发明易于工程技术人员掌握。
附图说明：
图1是本发明不同沥青温度下泡沫沥青的粘度变化率柱状图；
图2是本发明不同发泡水用量下泡沫沥青的粘度变化率柱状图；
图3是本发明不同发泡剂用量下泡沫沥青的粘度变化率柱状图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明做具体的介绍。
本实施例是一种SBS改性沥青发泡效果评价方法，包括步骤如下：
（1）在SBS改性沥青发泡前，采用DV-Ⅱ型布氏粘度仪，对其进行110℃、120℃、130℃和140℃的温度区间内进行粘度测试，试验时统一选择27#转子，保证Brookfield粘度仪的扭矩读数在10～98%之间，并记录其粘度值μ未，结果如下表2：
表1发泡前SBS改性沥青不同温度下的粘度值
。
（2）采用控制变量的方法，在加水量为沥青质量的3%、发泡剂用量为发泡用水量的0%、水温为常温的相同指标条件下，改变热沥青的温度指标，分别以沥青温度为150℃、160℃、170℃、180℃条件下制备四组不同的泡沫沥青；
（3）对四组不同的泡沫沥青，分别在110℃、120℃、130℃及140℃温度区间内进行控温粘度试验，并记录其粘度值μ发，结果如下表：
。
（4）计算四组不同的泡沫沥青分别在110℃、120℃、130℃及140℃温度区间内的粘度变化率，
其中，—特定温度T下的粘度变化率；
—发泡后沥青在特定温度T下的粘度；
—发泡前沥青在特定温度T下的粘度。
表3四组不同温度的泡沫沥青在不同温度区间下的粘度变化率
。
粘度变化率为正值时表示沥青发泡后粘度增加，粘度变化率为负值时表示沥青发泡后粘度降低；粘度变化率的数值越大，说明粘度的变化越大，相应的影响越显著。
（5）以不同温度的泡沫沥青为横坐标，以粘度变化率为纵坐标，绘制不同温度的泡沫沥青粘度变化率柱状图；图1是本发明不同沥青温度下泡沫沥青的粘度变化率柱状图；如图1所示，对于SBS改性沥青而言，泡沫沥青的粘度变化率随着沥青温度的提高而增大，说明提高改性沥青的温度有利于充分发泡，降低泡沫沥青的粘度；但具体工程中，由于沥青胶结料的加温需要消耗巨大的能量，因此需要结合工程实际对沥青的加热温度进行选择；根据粘度试验结果，当改性沥青的加热温度在160~170℃之间时，泡沫沥青混合料的施工温度区间混合料的施工和易性可满足工程需要，因此建议施工中SBS改性沥青发泡时，其加热温度可设置在160~170℃之间。
本实施例是通过采用控制变量法，以沥青粘度变化率为评价指标，对影响沥青发泡效果的热沥青温度的取值进行评价；采用上述的研究方法，分别做出影响因素指标发泡水的用量和发泡剂的用量的粘度变化率柱状图；图2是本发明不同发泡水用量下泡沫沥青的粘度变化率柱状图；如图2所示，所述发泡用水量为沥青质量的1%-4%；对于SBS改性沥青而言，随着发泡用水量的增加，控制温度逐渐升高的条件下泡沫沥青的粘度变化率逐渐提高，说明发泡用水量的增加有利于降低施工温度区间混合料的粘度，提升其施工和易性；但当发泡用水量高于3%时，施工温度区间泡沫沥青粘度变化率变化不大，考虑到水在混合料内对其性能的不利影响，建议SBS改性沥青的发泡用水量为3%；图3是本发明不同发泡剂用量下泡沫沥青的粘度变化率柱状图；如图3所示，所述发泡剂用量为发泡用水量的0-3%；发泡剂用量的增加，沥青的粘度变化率逐渐减小甚至出现了正值，沥青的粘度增加；这说明发泡剂的用量对泡沫温拌沥青的粘度变化率产生了一定程度的不利的影响；因此，泡沫温拌沥青发泡过程中不建议添加发泡剂；综上所述，通过粘度变化率的比较，最终可得到本实施例中SBS改性沥青最佳发泡效果的建议值，为热沥青温度160~170℃之间，发泡水用量为沥青质量的3%，不添加发泡剂。
本实施例还适用于70#道路石油沥青和湖沥青改性沥青；沥青加热温度可以根据选用沥青的不同设置为140℃-190℃之间，避免沥青在低于130℃时易堵塞难以发泡，温度过高又易造成沥青老化的问题。
本发明通过粘度试验方法，测得沥青发泡前后的粘度，计算粘度变化率，并用这一指标对沥青发泡效果进行评价，更能从胶结料本身属性的变化来反应泡沫沥青的发泡效果；通过粘度变化率比选出最佳的沥青加热温度、发泡水用量及发泡剂的合适掺量，不仅可以提高沥青的发泡质量，同时还可以节省不必要的生产成本和能源浪费；同时，本发明的评价指标粘度变化率的获取只需在原有发泡试验中，在沥青发泡前后进行粘度试验即可，粘度试验已有成熟的技术规范，因此本发明易于工程技术人员掌握。
上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种沥青发泡参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在沥青发泡前，按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》对沥青进行不同温度下的粘度试验，获得试验沥青的粘温曲线，在粘温曲线上选取温度区间，并每隔10℃记录一个粘度值；
(2)采用控制变量的方法，改变影响沥青发泡效果的指标，制备出不同的泡沫沥青；
(3)测试以同一指标的不同取值制备的泡沫沥青在所选取的温度区间内每隔10℃的粘度，并记录粘度值；
(4)计算以同一指标的不同取值制备的泡沫沥青在所选取的温度区间内每隔10℃的粘度变化率，
其中，η％T—特定温度T下的粘度变化率；
μT发—发泡后沥青在特定温度T下的粘度；
μT未—发泡前沥青在特定温度T下的粘度；
(5)以同一指标的不同取值为横坐标，以粘度变化率为纵坐标，绘制各影响指标下制备出的不同泡沫沥青粘度变化率柱状图，根据不同泡沫沥青粘度变化率柱状图比较粘度变化率的大小，获得沥青最佳的发泡参数。
2.根据权利要求1所述的一种沥青发泡参数的确定方法，其特征在于，所述的温度区间为100℃-140℃。
3.根据权利要求1所述的一种沥青发泡参数的确定方法，其特征在于，步骤(2)所述的影响沥青发泡效果的指标包括沥青加热温度、发泡用水量及发泡剂用量。
4.根据权利要求3所述的一种沥青发泡参数的确定方法，其特征在于，所述沥青加热温度为140℃-190℃。
5.根据权利要求3所述的一种沥青发泡参数的确定方法，其特征在于，所述发泡用水量为沥青质量的1％-4％。
6.根据权利要求3所述的一种沥青发泡参数的确定方法，其特征在于，所述发泡剂用量为发泡用水量的0-3％。
7.根据权利要求1所述的一种沥青发泡参数的确定方法，其特征在于，所述沥青为SBS改性沥青、70#道路石油沥青、湖沥青改性沥青中的一种。
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